分压限流电阻到底该怎么用，硬件工程师你真的懂么？燚智能周教授

电阻的分压和限流功能，这个也是初中物理讲的比较多的，实际应用场景也不太多，在智能硬件和物联网产品中，主要用在LED灯的驱动和电池电压检测上。

（很多模拟输出的传感器，例如压力、温度等，也会输出电压或电流，传感器的输出非常微弱，一般不使用电阻分压来检测，大多直接接个运放再给到ADC。）

↑  图：电阻分压和限流

LED灯是个最典型的电阻分压和限流的应用场景。只要学过硬件的人，都知道LED灯串联一个电阻就可以点亮了，不过能够精确计算电流的就很少了。因为只要让灯亮起来，是非常容易的，有1mA的电流的时候已经比较亮了。因此不少人习惯性的用4.7K或者2.2K电阻来驱动灯，并且不分什么灯都用一样的电阻。

4.7K电阻的情况下，灯上的电流有多少呢？简单计算，3V/4.7K=0.64mA。嗯，差不多是这样的吧？ 确实和实际相差不大。

实际上怎么来计算呢？我们可以看一下下面这张LED灯工作电压和工作电流的关系曲线图，并不是一个直线，相当于LED灯是一个可变电阻，小电流情况下，是一个小电阻，大电流情况下是个大一些的电阻。

↑  图：LED灯的电压和电流的关系

除了电阻会变之外，不同的灯的工作电压也不一样，红色最低，2V上下；绿色和蓝色较高，2.8V上下；白灯最高，3.3V左右。如果能把灯电阻曲线用函数表示出来，就可以计算分压电阻的精确值了。

不过实际使用的时候没那么复杂，例如我想用5mA的红色的灯，那么查上面的图表可以看出来5mA对应2.1V。如果用3V供电，分压电阻需要分掉0.9V，并通过5mA的电流，相除下来就是180ohm。如果是蓝色和绿色的，5mA工作电压是2.8V，需要分掉0.2V的压差，算下来就是40ohm。

看到了吧，平时用的K级别的电阻，只是让灯亮起来罢了，并没有到标准工作状况下。指示灯暗一下倒是无所谓，但如果在设计照明灯的时候还不注意计算分压电阻的话，就会闹笑话了。

假设我们用3V的供电，去驱动3V的LED灯，是不是不需要分压电阻了呢？并不是，这种情况下一旦灯的一致性有差别，某些灯在2.9V的时候就达到了标准电流了，用3V供电就会导致电流过大，长期使用有烧毁的风险。同样3V电压也不是那么靠谱，一旦有抖动也可能造成灯的烧毁。

这时候就需要加一颗电阻来限流，就是限制住最大电流。不用3V来驱动，而是用3.3V或者更大，此时哪怕灯有差异或者电源有波动，因为有电阻来分压，灯承受的波动就要小很多了，就不容易被烧掉。

↑  图：分压供ADC采样

电池电压检测是比较常见的电阻分压的例子。锂电池电压一般是4.2V，而MCU的工作电压一般是3V或1.8V，MCU内部的ADC检测脚也是工作在MCU系统电压或者IO电压下的，是3V或1.8V。ADC检测不到超出工作电压的更高的电压，因此需要分压。

像上面的例子，4.2V的电压分了一半下来，最高2.1V，用于3V的MCU就比较合适了。这里需要注意的是，分压电阻要用1%精度的，确保检测准确性。ADC的量程也需要硬件工程师看规格书确认好，分压不要超出量程，也不要过分的低于量程。

分压电阻用1：1的比例，但究竟是用10K还是100K或者1MR呢？这里会是一个漏电源头，如果用2颗100K电阻，4.2V的情况下漏电会有21uA。对于几百毫安时的大电池来讲是毛毛雨了，但是对于10mAh左右的智能手环或者智能戒指来讲，就会对待机功耗有一定的影响。

如果是2颗10KR的电阻，漏电流0.21mA，就很大了，虽然驱动能力够强，但不能这么使用。

那么能不能用1MR的大电阻呢？让漏电流再减小10倍？一般芯片规格书上对于ADC的输入电流不会有明确的说明，但从测试经验看，这么小的电流不足以驱动ADC工作起来。每颗芯片不同，需要单独去试一下才知道。

↑  图：燚智能周教授

原文来自燚智能硬件开发网（燚，yi，熊熊大火燃烧的样子）

智能硬件开发实战派，讲解量产级项目的开发经验。